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Welche Vorteile bieten 4D-gedruckte Nadeln?

Auf 22. Mai 2020 von Sandra S. veröffentlicht

Mehrere Entwickler an der Rutgers-Universität haben mit Hilfe der additiven Fertigung winzige 4D-gedruckte Nadeln hergestellt, die herkömmliche Spritznadeln ersetzen könnten. Der 4D-Druck ist eine technologische Revolution, bei der innovative Materialien eingesetzt werden, die so konzipiert sind, dass sie nach dem Druck ihre Form ändern. Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat sich diese Technologie zunutze gemacht, um eine Alternative zu herkömmlichen, beim Impfen schmerzhaften, Nadeln auf den Markt zu bringen, mit denen wir Medikamente injizieren oder Blutproben entnommen werden können.

Herkömmliche Nadeln werden hauptsächlich in Krankenhäusern und Laboren zur Patientenbetreuung eingesetzt. Sie können jedoch manchmal Schmerzen oder gar Narben verursachen und stellen ein potentielles Infektionsrisiko dar. Davon betroffen sind auch Menschen mit Diabetes, die oft mehrmals täglich Blutproben zur Kontrolle ihres Blutzuckers entnehmen. Laut einer Studie der Zeitschrift Advanced Functional Materials könnten diese Mikro-Nadeln jedoch in Zukunft herkömmliche Nadeln ersetzen. Wieder einmal macht der 3D-Druck im medizinischen Bereich große Fortschritte.

4D printed micro needles

Bildnachweis: Riddish Morde

Besonderheiten der 4D-gedruckten Nadeln

Die 4D-gedruckten Nadeln sind davon abgeleitet worden wie sich Parasiten und Bienen an Gewebe Inspiriert durch die Art und Weise, wie Bienen und andere Insekten in bedrohlichen Situationen oder zur Nahrungsaufnahme in die menschliche Haut eindringen. Entsprechend verfügen die, von den Forschern entwickelten, 4D-gedruckte Nadeln über Widerhaken. Die Hauptvorteile dieser Nadeln liegen darin, dass sie einfach zu handhaben, kurz, dünn und minimal invasiv sind und sowohl das Infektionsrisiko als auch die Schmerzen, die sie verursachen können, verringern. Laut Howon Lee, dem Hauptautor des Projekts, „wir glauben, dass unsere gedruckte 4D-gedruckten Nadeln eine robustere und nachhaltigere Verwendung von minimal invasiven, schmerzfreien und einfach zu handhabenden Mikronadeln für die Verabreichung von Medikamenten, die Wundheilung, das Bio-Scanning und andere Weichgewebeanwendungen ermöglichen wird“.

Im Rahmen des Projekts verwendeten die Entwickler eine Kombination aus Mikro-3D-Druck und 4D-Druck, um die Widerhaken zu realsieren. Nach der Herstellung wurden sie an einer Gewebeprobe aus Hühnermuskelgewebe getestet und zeigten vielversprechende Ergebnisse: Die gedruckte Mikronadel war 18 Mal stärker als eine herkömmliche Nadel. Dies übertraf die zuvor berichteten Proben, was laut der Studie zu einer stabileren und robusteren Arzneimittelversorgung sowie zu einer verbesserten biofluidischen Sammlung und Biodetektion führte.

4d printed micro needles

Die Widerhaken der 4D-gedruckten Nadeln  ermöglichen eine bessere Gewebehaftung.

Auf diese Weise könnten Mikronadeln, die per additiver Fertigung hergestellt werden, eine wichtige Rolle bei Anwendungen im Bereich von medizinischen Blutuntersuchungen darstellen. Sie könnten DNA, Enzyme, Antikörper und andere Gesundheitsindikatoren nachweisen. Für Patienten mit Diabetes könnten Mikronadeln eine weniger invasive Technik bieten. Weitere Informationen über die Studie finden Sie hier.

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